煤氧化过程气态产物组分与煤样质量损失测定平台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种煤氧化过程气态产物组分与煤样质量损失测定平台，包括依次连接的进气机构、复合反应机构、定量取气机构和色谱分析仪，定量取气机构包括电机模块以及对称固定在电机模块的电机转轴两侧的第一连接管和第二连接管，第一连接管的一端或第二连接管的一端与气体输出管路连通，第一连接管上安装有第一电磁阀和第二电磁阀，第二连接管上安装有第三电磁阀和第四电磁阀。本实用新型专利技术对各个实验气体的充分混合，满足各种高要求的实验气体，煤氧精确反应，系统误差小，且利用定量取气机构获取各阶段煤氧复合反应气态产物组分，将表征相对缓慢化学反应过程本质的温度、重量、气体组分予以可靠提取，综合测量。

A Platform for Measuring Gaseous Product Composition and Coal Sample Mass Loss in Coal Oxidation Process

The utility model discloses a platform for measuring the mass loss of gaseous product components and coal samples in coal oxidation process, which comprises an air intake mechanism, a composite reaction mechanism, a quantitative gas intake mechanism and a chromatographic analyzer connected in turn. The quantitative gas intake mechanism comprises a motor module, a first connecting pipe and a second connecting pipe symmetrically fixed on both sides of the motor shaft of the motor module, and one end of the first connecting pipe. Or one end of the second connecting pipe is connected with the gas output pipeline. The first connecting pipe is equipped with a first solenoid valve and a second solenoid valve, and the second connecting pipe is equipped with a third solenoid valve and a fourth solenoid valve. The utility model fully mixes various experimental gases, meets all kinds of high-demand experimental gases, reacts accurately with coal and oxygen, and has small system error. The gaseous product components of coal-oxygen complex reaction in each stage are obtained by quantitative gas extraction mechanism, and the temperature, weight and gas components which characterize the essence of relatively slow chemical reaction process are reliably extracted and comprehensively measured.

【技术实现步骤摘要】
煤氧化过程气态产物组分与煤样质量损失测定平台
本技术属于煤氧复合反应
，具体涉及一种煤氧化过程气态产物组分与煤样质量损失测定平台。
技术介绍
煤一旦被开采与空气接触，因其活性将与空气中的氧气发生低温氧化反应，在条件合适时会自发加热并最终出现自燃。这些火害性现象不仅导致其可利用热值丧失，而且给煤的开采、加工处理和利用带来严重的安全问题。因为不同煤体在化学组分、物理结构以及风化程度上的差异，煤在自加热和随之而来的自燃现象中表现出不同的特性。鉴于此，已经有许多方法被开发出来用于评定煤的自加热和自燃倾向性以及在煤氧复合反应中重量和煤体各成分变化。传统的测试煤自燃的方法有绝热法、交叉点温度法和氧吸附法。其中通过“氧吸附”技术测定的样品吸收氧气的量通常可以作为确定煤与氧作用的活性和自加热倾向性的指标，由“氧吸附”技术派生出来的另一个指标叫做Graham比率，或称为CO指标，该指标主要是通过煤在氧化自燃过程中释放的CO的多少，这两种方法对气体有很高的要求，而且测试指标单一，容易造成实验系统误差；交叉点温度法判断煤自燃过程主要是通过对比煤体中几何中心和其附近温度的差异，这种方法虽然直接可以看出温度变化，但是判断指标单一，而且无法对煤自燃过程中各气体成分变化进行监测，也无法对煤自燃过程中重量变化进行可视化；绝热量热法是在特定条件下来确定特定煤样的自燃临界温度及其自燃着火延迟时间，该方法实验过程复杂，对实验环境要求较高，不利于普通实验室的使用。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤氧化过程气态产物组分与煤样质量损失测定平台，其设计新颖合理，利用进气机构可实现对各个实验气体的充分混合，满足各种高要求的实验气体，利用复合反应机构实现煤氧精确反应，系统误差小，且利用定量取气机构获取各阶段煤氧复合反应气态产物组分，将表征相对缓慢化学反应过程本质的温度、重量、气体组分予以可靠提取，综合测量，便于推广使用。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：煤氧化过程气态产物组分与煤样质量损失测定平台，其特征在于：包括依次连接的进气机构、复合反应机构、定量取气机构和色谱分析仪；所述进气机构包括依次安装在气体输入管路上的高压气瓶、气体预混容器、气体混合容器和开关阀，气体预混容器为内表面粗糙的球体结构且气体预混容器内焊接有扰流板，气体混合容器的对角线上设置有风扇；所述复合反应机构包括自动加热箱以及设置在自动加热箱内的气体加热器和悬挂支架，气体加热器内设置有挡流板，煤罐固定在悬挂支架上，悬挂支架上设置有压力传感器，煤罐内盛放有立方体结构的煤样，气体输入管路伸入至自动加热箱与气体加热器的进气端连通，气体加热器的出气端与煤罐的进气端连通，煤样的长度方向中心线上设置有与煤样等长的第一温度传感器，煤样的宽度方向中心线上设置有与煤样等宽的第二温度传感器，煤样的高度方向中心线上设置有与煤样等高的第三温度传感器，第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器均由多个热电偶依次排列组成，电压源的正极与煤样长度方向的一端连接，电压源的负极与煤样长度方向的另一端连接，电流表串联在电压源为煤样供电的回路中，自动加热箱内设置有第四温度传感器，气体加热器内设置有第五温度传感器；所述定量取气机构包括电机模块以及对称固定在电机模块的电机转轴两侧的第一连接管和第二连接管，第一连接管的一端或第二连接管的一端与气体输出管路连通，气体输出管路伸入至自动加热箱与煤罐的出气端连通，第一连接管的一端安装有第一电磁阀，第一连接管的另一端安装有第二电磁阀，第二连接管的一端安装有第三电磁阀，第二连接管的另一端安装有第四电磁阀，第一连接管的另一端或第二连接管的另一端通过气体采集管路与色谱分析仪连通。上述的煤氧化过程气态产物组分与煤样质量损失测定平台，其特征在于：所述高压气瓶的数量为多个。上述的煤氧化过程气态产物组分与煤样质量损失测定平台，其特征在于：所述气体输入管路位于气体混合容器和开关阀之间的管段上依次安装有减压阀和稳压阀，气体输入管路位于开关阀和气体加热器之间的管段上安装有流量计。上述的煤氧化过程气态产物组分与煤样质量损失测定平台，其特征在于：所述流量计为玻璃转子流量计。上述的煤氧化过程气态产物组分与煤样质量损失测定平台，其特征在于：所述第四温度传感器和第五温度传感器为热电偶。上述的煤氧化过程气态产物组分与煤样质量损失测定平台，其特征在于：所述电机模块为步进电机模块。上述的煤氧化过程气态产物组分与煤样质量损失测定平台，其特征在于：所述流量计、电流表、色谱分析仪、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器和第五温度传感器均与计算机连接，减压阀、稳压阀、开关阀、电机模块、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均由计算机控制，计算机上连接有触摸屏。本技术与现有技术相比具有以下优点：1、本技术通过将气体预混容器设计为内表面粗糙的球体结构，使进入容器的气体产生湍流，实现气体的预混合，再在气体混合容器内对角线上设置风扇，实现二次充分混合，使用效果好，便于推广使用。2、本技术通过在煤样的长度方向中心线上设置与煤样等长的第一温度传感器，在煤样的宽度方向中心线上设置与煤样等宽的第二温度传感器，在煤样的高度方向中心线上设置与煤样等高的第三温度传感器，利用第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器采集温度值，在求取三个温度的平均值作为煤样的整体温度，可靠稳定，避免使用煤样传统的极值温度或中心温度，使得煤样温度值更接近其真实温度，使用效果好。3、本技术通过设置定量取气机构，采集某个温度条件下煤样复合反应的气体组分，避免持续取气对正在进行分析的气体产生干扰，造成分析误差，且可通过第一连接管和第二连接管交替取气，操作简单，使用可靠。4、本技术通过设置气体加热器且气体加热器内设置挡流板对通入的气体进行均匀的加热，使进入煤罐的气体与煤罐中的煤样温度一致，避免常温气体对煤样造成局部温度不均匀，造成系统误差。综上所述，本技术设计新颖合理，利用进气机构可实现对各个实验气体的充分混合，满足各种高要求的实验气体，利用复合反应机构实现煤氧精确反应，系统误差小，且利用定量取气机构获取各阶段煤氧复合反应气态产物组分，将表征相对缓慢化学反应过程本质的温度、重量、气体组分予以可靠提取，综合测量，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术的结构连接示意图。图2为本技术的电路原理框图。附图标记说明:1—高压气瓶；2—气体预混容器；3—气体混合容器；4—风扇；5—减压阀；6—稳压阀；7—开关阀；8—流量计；9—气体输入管路；10—自动加热箱；11—气体加热器；12—挡流板；13—支架；14—电流表；15—煤罐；16—煤样；17—第三温度传感器；18—第一温度传感器；19—电压源；20—气体输出管路；21—电机转轴；22—第一连接管；23—第二连接管；24—第一电磁阀；25—第二电磁阀；26—第三电磁阀；27—第四电磁阀；28—气体采集管路；29—色谱分析仪；30—第二温度传感器；31—第四温度传感器；32—第五温度传感器；33—触摸屏；34—计算机；35—电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.煤氧化过程气态产物组分与煤样质量损失测定平台，其特征在于：包括依次连接的进气机构、复合反应机构、定量取气机构和色谱分析仪(29)；所述进气机构包括依次安装在气体输入管路(9)上的高压气瓶(1)、气体预混容器(2)、气体混合容器(3)和开关阀(7)，气体预混容器(2)为内表面粗糙的球体结构且气体预混容器(2)内焊接有扰流板，气体混合容器(3)的对角线上设置有风扇(4)；所述复合反应机构包括自动加热箱(10)以及设置在自动加热箱(10)内的气体加热器(11)和悬挂支架(13)，气体加热器(11)内设置有挡流板(12)，煤罐(15)固定在悬挂支架(13)上，悬挂支架(13)上设置有压力传感器，煤罐(15)内盛放有立方体结构的煤样(16)，气体输入管路(9)伸入至自动加热箱(10)与气体加热器(11)的进气端连通，气体加热器(11)的出气端与煤罐(15)的进气端连通，煤样(16)的长度方向中心线上设置有与煤样(16)等长的第一温度传感器(18)，煤样(16)的宽度方向中心线上设置有与煤样(16)等宽的第二温度传感器(30)，煤样(16)的高度方向中心线上设置有与煤样(16)等高的第三温度传感器(17)，第一温度传感器(18)、第二温度传感器(30)和第三温度传感器(17)均由多个热电偶依次排列组成，电压源(19)的正极与煤样(16)长度方向的一端连接，电压源(19)的负极与煤样(16)长度方向的另一端连接，电流表(14)串联在电压源(19)为煤样(16)供电的回路中，自动加热箱(10)内设置有第四温度传感器(31)，气体加热器(11)内设置有第五温度传感器(32)；所述定量取气机构包括电机模块(35)以及对称固定在电机模块(35)的电机转轴(21)两侧的第一连接管(22)和第二连接管(23)，第一连接管(22)的一端或第二连接管(23)的一端与气体输出管路(20)连通，气体输出管路(20)伸入至自动加热箱(10)与煤罐(15)的出气端连通，第一连接管(22)的一端安装有第一电磁阀(24)，第一连接管(22)的另一端安装有第二电磁阀(25)，第二连接管(23)的一端安装有第三电磁阀(26)，第二连接管(23)的另一端安装有第四电磁阀(27)，第一连接管(22)的另一端或第二连接管(23)的另一端通过气体采集管路(28)与色谱分析仪(29)连通。...

【技术特征摘要】
1.煤氧化过程气态产物组分与煤样质量损失测定平台，其特征在于：包括依次连接的进气机构、复合反应机构、定量取气机构和色谱分析仪(29)；所述进气机构包括依次安装在气体输入管路(9)上的高压气瓶(1)、气体预混容器(2)、气体混合容器(3)和开关阀(7)，气体预混容器(2)为内表面粗糙的球体结构且气体预混容器(2)内焊接有扰流板，气体混合容器(3)的对角线上设置有风扇(4)；所述复合反应机构包括自动加热箱(10)以及设置在自动加热箱(10)内的气体加热器(11)和悬挂支架(13)，气体加热器(11)内设置有挡流板(12)，煤罐(15)固定在悬挂支架(13)上，悬挂支架(13)上设置有压力传感器，煤罐(15)内盛放有立方体结构的煤样(16)，气体输入管路(9)伸入至自动加热箱(10)与气体加热器(11)的进气端连通，气体加热器(11)的出气端与煤罐(15)的进气端连通，煤样(16)的长度方向中心线上设置有与煤样(16)等长的第一温度传感器(18)，煤样(16)的宽度方向中心线上设置有与煤样(16)等宽的第二温度传感器(30)，煤样(16)的高度方向中心线上设置有与煤样(16)等高的第三温度传感器(17)，第一温度传感器(18)、第二温度传感器(30)和第三温度传感器(17)均由多个热电偶依次排列组成，电压源(19)的正极与煤样(16)长度方向的一端连接，电压源(19)的负极与煤样(16)长度方向的另一端连接，电流表(14)串联在电压源(19)为煤样(16)供电的回路中，自动加热箱(10)内设置有第四温度传感器(31)，气体加热器(11)内设置有第五温度传感器(32)；所述定量取气机构包括电机模块(35)以及对称固定在电机模块(35)的电机转轴(21)两侧的第一连接管(22)和第二连接管(23)，第一连接管(22)的一端或第二连接管(23)的一端与气体输出管路(20)连通，气体输出管路(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑学召，王宝元，郭军，刘荫，张铎，程小蛟，郝健池，刘名阳，刘洋，
申请(专利权)人：西安科技大学，西安天河矿业科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61